煤炭码头不同起尘参数作用下的抑尘效果对比研究

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　　摘 要
　　含水率及作业落差是影响起尘的两个人为控制参数，通过对比分析不同参数影响下的起尘源强和抑尘效果，明确了不同控制参数对起尘效果的影响。结果表明，静态起尘和动态起尘中装卸作业落差均对防风网措施抑尘效果的影响作用很大，随着作业落差的增加，抑尘效果大大降低;动态起尘中含水率对防风网措施抑尘效果的影响作用很大，随着含水率的增加，抑尘效果大大增加。
　　关键词
　　煤炭码头;起尘量;抑尘效果
　　中图分类号： X752                     文献标识码： A
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 87
　　煤炭码头是产生粉尘污染的重要源头，煤炭堆存过程由于自然因素和人为因素的影响，会给环境带来比较严重的大气污染问题。煤炭粉尘污染源主要来自堆存过程中风蚀作用，以及装卸船、堆取料过程，前者为静态起尘，后者为动态起尘。准确估算煤炭码头？码头的静态起尘量和动态起尘量，是预测和防治粉尘颗粒物污染的前提和基础，在此，我们采用交通运输部出台的《港口建设项目环境影响评价规范》（JTS105-1-2011）[1]（以下简称《规范》）进行粉尘源强的估算。风蚀扬尘过程是发生在空气流与粉尘颗粒物在界面上的复杂动力过程，主要受风速、物料种类、含水率等方面的因素影响[2-3]。堆取料起尘过程是机械设备堆取料过程中由于作业落差产生粉尘的过程，主要受到含水率、作业落差等方面的因素影响[4-5]。可见，风速、含水率、作业落差是影响产尘的三个重要因素，由于风速处于常年变化状态，且不受人为控制，本文仅分析含水率、作业落差对粉尘污染源强和扩散影响。
　　煤炭起尘源强估算，仅反应粉尘起尘总量的问题，不能准确描述粉尘的扩散范围和影响大小，为进一步分析不同起尘参数作用下的抑尘效果，为选择最佳的抑尘措施比选提供基础研究数据，在进行煤炭粉尘源强计算的基础上，建立不同抑尘效果模型实验方案，分析不同参数影响下的粉尘最大落地浓度和占标率，对比分析在不同情景下的影响大小和扩散规律，从而分析不同的抑尘效果。
　　1 煤炭粉尘源强估算
　　首先进行港口煤炭粉尘源强估算，通过收集风速、风向等气象资料，结合现状资料，采用《港口建设项目环境影响评价规范》（JTS105-1-2011）中大气污染物的污染源强估算公式[6]进行分析，得到粉尘起尘的源强估算结果（表1）。
　　由表1可见，静态起尘量随着含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度减少;在作业落差一定情况下，动态起尘量随着含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度减少;在含水率一定情况下，随着动态起尘量随着作业落差的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度增加。
　　2 建立煤炭堆存系统防风抑尘模型
　　本文针对煤炭堆存系统抑尘模型的参数选取不同，将形成不同抑尘效果模型实验方案，结合大气污染源强汇总结果，采用AERMOD软件进行模拟预测[7]，分析粉尘扩散规律和影响大小。
　　将建立四种不同情景下的抑尘效果模型实验方案，分别为（1）静态起尘w=4%，动态起尘w=4%、H=1条件下;（2）静态起尘w=7%，动态起尘w=7%、H=1条件下;（3）静态起尘w=4%，动态起尘w=4%、H=1.5条件下;（4）静态起尘w=7%，动态起尘w=7%、H=1.5条件下，本文将在此模型实验方案下，对不同情境进行大气预测分析。
　　3 不同参数影响下扩散模型预测结果
　　3.1 含水率变化影响下抑尘效果对比
　　当动态起尘参数装卸作业落差H=1，静态起尘参数（w）由4%提升为7%时，颗粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地浓度由0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3降低为0.23mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3，占标率由299%、154%、185%降低为77%、40%、48%。跟含水率取4%时相比，堆存产生颗粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度降低了0.71mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占标率降低了222%、114%、137%。
　　当动态起尘参数装卸作业落差H=1.5，静态起尘参数（w）由4%提升为7%时，颗粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地浓度由1.34mg/m3、0.34mg/m3、0.21mg/m3降低为0.35mg/m3、0.09mg/m3、0.05mg/m3，占标率由445%、230%、277%降低为116%、60%、73%。跟含水率取4%时相比，堆存产生颗粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度降低了0.99mg/m3、0.25mg/m3、0.16mg/m3，占标率降低了329%、170%、204%。
　　可见，在作业机械装卸作业落差一定时，含水率增加会同时影响静态起尘和动态起尘，使得颗粒物产生量降低的同时，最大落地浓度和占标率均大幅度降低。
　　3.2 装卸作业落差变化影响下抑尘效果对比
　　当静态起尘参数w=4%，动态起尘参数装卸作业落差（H）由1变为1.5时，颗粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地浓度由0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3增加为1.34mg/m3、0.34mg/m3、0.21mg/m3，占标率由299%、154%、185%增加为445%、230%、277%。跟作业落差取1相比，堆存产生颗粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度增加了0.4mg/m3、0.11mg/m3、0.07mg/m3，占標率增加了146%、73%、92%。 　　当静态起尘参数w=7%，动态起尘参数装卸作业落差（H）由1变为1.5时，颗粒物TSP、PM10、PM2.5的最大落地浓度由0.23mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3增加为0.35mg/m3、0.09mg/m3、0.05mg/m3，占标率由77%、40%、48%增加为116%、60%、73%。跟作业落差取1相比，堆存产生颗粒物的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度增加了0.12mg/m3、0.02mg/m3、0.01mg/m3，占标率增加了39%、20%、25%。
　　可见，在含水率一定时，作业落差增加会影响动态起尘，使得颗粒物产生量增加的同时，最大落地浓度和占标率均大幅度增加。
　　4 结语
　　（1）不同起尘参数对煤炭码头静态和动态起尘效果有不同影响，静态起尘受含水率影响较大，动态起尘受到含水率和作业落差影响均较大。
　　（2）静态起尘量随着含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度减少;在作业落差一定情况下，动态起尘量随着含水率的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度减少;在含水率一定情况下，动态起尘量隨着作业落差的增加，TSP、PM10、PM2.5的产生量大幅度增加。
　　（3）当机械装卸作业落差一定时，含水率增加会同时影响煤炭码头的静态起尘和动态起尘，使得颗粒物最大落地浓度和占标率均大幅度降低。当含水率一定时，作业落差增加会影响动态起尘，使得颗粒物最大落地浓度和占标率均大幅度增加。
　　参考文献
　　[1]交通运输部.港口建设项目环境影响评价规范（JTS105-1-2011）[S].
　　[2]Shao Yaping， Li An. Numerical modeling of saltation in the atmospheric surface layer [J]. Boundary-layer Meteorology， 1999， 91（2）： 199-225.
　　[3]Shao Y P， Raupach M R， Leys J F. A model for predicting aeolian sand drift and dust entrainment on scales from paddock to region [J]. Australian Journal of Soil Research，1996， 34（3）： 309-342.
　　[4]Liu Gangjun， Fu Erjiang， Wang Yunjia， et al. A framework of environmental modeling and information sharing for urban air pollution control and managenment [J]. Journal of China University of Mining & Technology， 2007， 17（2）： 172-178.
　　[5]汪日生，周新华.静态煤堆风蚀起尘机理及其粉尘扩散影响因素研究[J].世界科技研究与发展，2015（5）：514-518.
　　[6]交通运输部.港口建设项目环境影响评价规范（JTS105-1-2011）[S].
　　[7]环境保护部.环境影响评价技术导则大气环境（HJ2.2-2008）[S].
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